AMD新舊核心大換血!教你選購AMD熱門CPU

[psac]

新舊核心大換血!教你選購AMD熱門CPU

AMD的CPU產品一直是市場上追求性價比的玩家和超頻發燒友的最愛，原來AMD的CPU產品線相較於Intel來說要清晰很多，低端為Duron系列，高端是Athlon XP系列，用戶在購買時比較容易選購，但隨著AMD Sempron（閃龍）系列和Athlon 64系列CPU的發佈和產品的大量上市，採用全新的Socket754接頭和Socket939/940接頭隨即出現，目前我們在市場上可以買到的AMD產品就有Socket A /754/939三種接頭。


不僅如此，即使同一型號的CPU也有使用不同核心的版本，在面對接頭，核心的大變革之時，我們如何選購一款適合自己的AMD CPU呢？相信大家通過下面的文章就能夠找到答案了。
　　AMD Sempron系列
　　AMD於2004年7月發佈了全新的Sempron（閃龍）系列產品，用以對抗超頻效能強勁的Intel Celeron D系列產品。Sempron處理器將會以Socket A、Socket 754和Socket 939三種不同的接頭出現。在初期發佈的Sempron 2200+到Sempron 3100+這七款產品中，除了Sempron 3100+採用了Socket 754接頭外，其他產品則延續Socket A接頭。其中Socket A接頭Sempron處理器的核心為老款AthlonXP處理器所使用的0.13微米製造工藝的Thoroughbred-B核心，整合了256KB二級快取，支持166MHz外頻。



正因為其採用了Thoroughbred-B舊核心，所以使得Sempron在效能上的提升並不明顯，和同頻的AthlonXP相差無幾。而其PR值的設定也是為了針對Celeron D而重新設定的，相比同頻的AthlonXP的PR值要高上不少。



再加上初期上市的價格甚至比同頻AthlonXP還要高，導致性價比不是很高。


而Socket 754平台的Sempron處理器採用了與Socket 754Athlon 64處理器相同的核心技術，所以它也支持更高的200MHz外頻，不過，其不僅被去掉了對x86-64技術的支持，而且它的L2快取也由Athlon 64處理器的512KB減少了一半，變成了256KB。


大家通過下面的圖表可以檢視初期上市的七款Sempron處理器的詳細參數。






　　在AMD的Sempron系列首發失利後，前段時間AMD又推出了其Sempron系列的三款新品：分別是Sempron2600+、Sempron2800+和Sempron3000+三款產品，它們都使用了關於Paris核心的Socket 754接頭。


雖然Sempron 2600+和Sempron 3000+的二級快取減為128KB，但Paris核心受二級快取的影響並不大，再加上這三款新品的上市價格非常誘人，幾乎和採用Socket A接頭的產品一樣甚至更低，並且具備不錯的超頻能力，所以我們不得不說新Sempron已經是AMD中低端市場的主力了。下表是這三款新Sempron的詳細參數。




　　 最近市場上又出現了一款採用紙盒包裝的Sempron 2200+，其功率由原來的55.9W降為49.4W，編號為：SDC2200DUT3D，從產品Die上看這款產品更像是採用Barton核心，但這款產品還未經官方公佈詳細消息。不過功耗的降低無疑更利於超頻，有興趣的玩家可以買來試用一下，目前其報價為445元。



　　AMD Athlon64系列
　　AMD的Athlon64系列是其目前高端的王牌，其產品從剛發佈之初至今也經歷了多款接頭和核心的變革，從最早的採用Socket 754接頭Clawhammer核心，具有1MB二級快取，和同為Socket 754接頭NewCastle核心，具有512KB二級快取的Athlon64。到採用最新的Socket 939接頭NewCastle核心，具備512KB二級快取的產品，以至於最新的採用Socket 939接頭，90nm製造工藝的Winchester核心，同樣具備512KB二級快取的Athlon64，前後曾推出過兩種接頭三種核心的Athlon64產品。不過目前市場上以基本都為NewCastle和Winchester核心居多。



但由於採用Socket 754接頭的Athlon64不能支持雙通道記憶體控制器，AMD將於今年停產關於Socket 754接頭的Athlon64處理器，所以在以後，AMD的高端產品則全部轉為Socket 939接頭的Athlon64，而中低端則由關於Socket 754接頭的Sempron接替。



所以導致目前Socket 754接頭的Athlon64價格有了一定的下調。目前在市場上如果用戶選購Socket 754接頭的Athlon64比較簡單，只有採用NewCastle 核心的Athlon64 2800+、3000+和3200+三款產品，而選購Socket 939接頭的Athlon64大家就要注意一下，是採用NewCastle舊核心還是採用90nm製造工藝Winchester新核心的產品，一般在包裝盒右側都標有90nm的字樣，因為新款Winchester核心Athlon64不僅採用90nm SOI工藝，還具備512KB二級快取，Hypertransport為1000MHz，核心電壓為1.4V，支持雙通道等等諸多優勢，所以這款處理器才是想購買高端Athlon64的真正選項。



CPU 外頻解釋
外頻是CPU乃至整個電腦系統的基準頻率，服務機構是MHz（兆赫茲）。在早期的電腦中，記憶體與主機板之間的同步執行的速度等於外頻，在這種方式下，可以理解為CPU外頻直接與記憶體相連通，實現兩者間的同步執行狀態。

對於目前的電腦系統來說，兩者完全可以不相同，但是外頻的意義仍然存在，電腦系統中大多數的頻率都是在外頻的基礎上，乘以一定的倍數來實現，這個倍數可以是大於1的，也可以是小於1的。


說到處理器外頻，就要提到與之密切相關的兩個概念：倍頻與主頻，主頻就是CPU的時鍾頻率；倍頻即主頻與外頻之比的倍數。主頻、外頻、倍頻，其關係式：主頻＝外頻×倍頻。

在486之前，CPU的主頻還處於一個較低的階段，CPU的主頻一般都等於外頻。而在486出現以後，由於CPU工作頻率不斷提高，而PC機的一些其他設備（如插卡、硬碟等）卻受到工藝的限制，不能承受更高的頻率，因此限制了CPU頻率的進一步提高。

因此出現了倍頻技術，該技術能夠使CPU內部工作頻率變為外部頻率的倍數，從而通過提升倍頻而達到提升主頻的目的。倍頻技術就是使外部設備可以工作在一個較低外頻上，而CPU主頻是外頻的倍數。

在Pentium時代，CPU的外頻一般是60/66MHz，從Pentium Ⅱ 350開始，CPU外頻提高到100MHz，目前CPU外頻已經達到了200MHz。由於正常情況下外頻和記憶體總線頻率相同，所以當CPU外頻提高後，與記憶體之間的交換速度也相應得到了提高，對提高電腦整體執行速度影響較大。

外頻與前端總線（FSB）頻率很容易被混為一談。前端總線的速度指的是CPU和北橋晶片間總線的速度，更實質性的表示了CPU和外界資料傳輸的速度。

而外頻的概念是建立在數位脈衝信號震盪速度基礎之上的，也就是說，100MHz外頻特指數位脈衝信號在每秒鍾震盪一萬萬次，它更多的影響了PIC及其他總線的頻率。


之所以前端總線與外頻這兩個概念容易混淆，主要的原因是在以前的很長一段時間裡（主要是在Pentium 4出現之前和剛出現Pentium 4時），前端總線頻率與外頻是相同的，因此往往直接稱前端總線為外頻，最終造成這樣的誤會。


隨著電腦技術的發展，人們發現前端總線頻率需要高於外頻，因此採用了QDR（Quad Date Rate）技術，或者其他類似的技術實現這個目前。

這些技術的原理類似於AGP的2X或者4X，它們使得前端總線的頻率成為外頻的2倍、4倍甚至更高，從此之後前端總線和外頻的區別才開始被人們重視起來。

[乃乃]

閱畢,了解箇中差異,謝謝大大分享^^

[kyoshih]

謝謝大大的分享!!...........

[psac]

處理器主頻

主頻，就是CPU的時鍾頻率，簡單說是CPU運算時的工作頻率（1秒內發生的同步脈衝數）的簡稱。服務機構是Hz。它決定電腦的執行速度，隨著電腦的發展，主頻由過去MHZ發展到了現在的GHZ（1G=1024M）。

通常來講，在同系列微處理器，主頻越高就代表電腦的速度也越快，但對與不同檔案檔案類型的處理器，它就只能作為一個參數來作參考。另外CPU的運算速度還要看CPU的流水線的各方面的效能指標。

由於主頻並不直接代表運算速度，所以在一定情況下，很可能會出現主頻較高的CPU實際運算速度較低的現象。因此主頻僅僅是CPU效能表現的一個方面，而不代表CPU的整體效能。

說到處理器主頻，就要提到與之密切相關的兩個概念：倍頻與外頻，外頻是CPU的基準頻率，服務機構也是MHz。

外頻是CPU與主機板之間同步執行的速度，而且目前的絕大部分電腦系統中外頻也是記憶體與主機板之間的同步執行的速度，在這種方式下，可以理解為CPU的外頻直接與記憶體相連通，實現兩者間的同步執行狀態；倍頻即主頻與外頻之比的倍數。

主頻、外頻、倍頻，其關係式：主頻＝外頻×倍頻。早期的CPU並沒有「倍頻」這個概念，那時主頻和系統總線的速度是一樣的。


隨著技術的發展，CPU速度越來越快，記憶體、硬碟等配件逐漸跟不上CPU的俁攘耍t狫彯优Y魷紙餼雋蘇飧鑫侍猓?\墒鼓詿嫻炔考?忖藪棽^髟諳嘍越系偷南低匙芟咂德氏攏t鳦PU的主頻可以通過倍頻來無限提升（理論上）。


我們可以把外頻看作是機器內的一條生產線，而倍頻則是生產線的條數，一台機器生產速度的快慢（主頻）自然就是生產線的速度（外頻）乘以生產線的條數（倍頻）了。

主機板的跳線或在BIOS中設定軟超頻，從而達到電腦總體效能的部分提升。所以在購買的時候要盡量注意CPU的外頻。

940針 AMD M2接頭CPU圖片


AMD將採用新一代Socket M2接頭的消息以來，這是網上首次出現M2處理器的清晰照片。從圖片上我們看到，這款主頻為2.4GHz的M2處理器為工程樣品（Engineering Sample）並支持128bit的雙通道DDR2-667記憶體（DDR2 667 Dual Channel 128-bit）。


開機自我檢驗訊息


M2處理器背面



AMD已經確定了Socket M2的主要規格，而這種接頭的處理器最快將會於2006年第二季度出現，這包括單核心Orleans及雙核心的Windsor，它們都採用90nm製程而非65nm。採用Socket M2接頭的處理器將全部支持DDR II 667記憶體及兩個Directional 1GHz Hyper-Transport總線。

　　據悉，Socket M2將是940針腳而不是先前傳聞的1207針腳，並能相容目前的晶片組。除了高端的Socket M2之外，主攻低端的將是Socket S1接頭新Sempron處理器，核心代號為Manila並支持單通道DDRII 667，Hyper-Transport也從800MHz提升至1GHz，但不支持Presidio Security及Pacifica Virtualization技術。



　　據悉，M2接頭的處理器最快將會於2006年第二季度出現，這包括單核心Orleans及雙核心的Windsor，它們都採用90nm製程而非65nm。採用Socket M2接頭的處理器將全部支持DDR II 667記憶體及兩個Directional 1GHz Hyper-Transport總線。



　　AMD未來雙核心的Athlon 64 X2 5000+將有Socket M2版本，定於明年推出。Athlon 64 X2 5000+加入了Presidio Security技術及Pacifica Virtualization虛擬化技術，主頻為2.6GHz，倍頻為(8x333.33MHz)，每個核心擁有1MB的二級快取。
AMD關於Socket M2接頭處理器的第一批產品將是AMD 雙核心Athlon 64 x2 5000+。它們具有940針腳，支持雙通道DDR2 667記憶體，同時也提供了對DDR2 800記憶體的支持。
AMD Socket M2處理器支持「Pacifica」虛擬技術，可同時執行多個操作系統。它們都還有自己的研發代號。其中，採用雙核心的Athlon 64 x2處理器研發代號是Windsor；採用單核心Athlon 64、Athlon 64 FX處理器研發代號是Orleans。

酷冷M2界面K8對應CPU散熱器設計
M2界面的K8雖然已經出樣供應各大AMD的合作廠商進行測試，但無論如何新品已知最快也需到明年三月的CeBIT期間才會正式發佈，不過Cooler Master（酷冷至尊）方面日前卻率先公開了其明年才會推出，可支援M2界面K8（Athlon64/FX/X2/Sempron/Opteron）使用的新款散熱器設計，具體正如下圖：

　



　　M2界面的K8已知會採用一個全新的散熱標準，所以相關的CPU散熱器也需重新進行設計，上圖中的新款散熱器命名暫時尚未確定，不過相關的技術參數方面目前已確定會採用可工作50000小時的92mm靜音滾珠風扇，風扇轉速可從800到3200rpm進行調節，連銅製散熱片重量為760克，體積則為77x92x40mm。

[chiihwa]

又吸收了一些知識
感謝分享..

[psac]

晶片組的命名規則(Intel系列)

一、從845系列到915系列以前
　　PE是主流版本，無整合顯示卡，支持當時主流的FSB和記憶體，支持AGP插槽。
　　E並非簡化版本，而應該是進化版本，比較特殊的是，帶E後面的只有845E這一款，其相對於845D是增加了533MHz　FSB支持，而相對於845G之類則是增加了對ECC記憶體的支持，所以845E常用於入門級伺服器。
　　G是主流的整合顯示卡的晶片組，而且支持AGP插槽，其餘參數與PE類似。
　　GV和GL則是整合顯示卡的簡化版晶片組，並不支持AGP插槽，其餘參數GV則與G相同，GL則有所縮水。
　　GE相對於G則是整合顯示卡的進化版晶片組，同樣支持AGP插槽。
　　P有兩種情況，一種是增強版，例如875P；另一種則是簡化版，例如865P
二、915系列及之後
　　P是主流版本，無整合顯示卡，支持當時主流的FSB和記憶體，支持PCI-E　X16插槽。
　　PL相對於P則是簡化版本，在支持的FSB和記憶體上有所縮水，無整合顯示卡，但同樣支持PCI-E　X16。
　　G是主流的整合顯示卡晶片組，而且支持PCI-E　X16插槽，其餘參數與P類似。
　　GV和GL則是整合顯示卡的簡化版晶片組，並不支持PCI-E　X16插槽，其餘參數GV則與G相同，GL則有所縮水。
　　X和XE相對於P則是增強版本，無整合顯示卡，支持PCI-E　X16插槽。

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Intel：不整合記憶體控制器原因有三

Intel公司CEO奧特裡尼在本屆IDF上表現得相當低調，主題演講都交給了屬下，自己則專心做起了觀眾，不過奧特裡尼也並非無所事事，比如他就解釋了Intel為何不在處理器中整合記憶體控制器的三點原因。

記憶體控制器是在處理器和記憶體之間負責資料交換的一小塊硅片。如果像AMD那樣將其整合在處理器內部，則可以顯著降低記憶體延遲，提高處理器效能，但Intel一直拒絕這麼做。奧特裡尼指出的理由如下：

記憶體標準一直在改變：Athlon處理器不能搭配DDR2記憶體只是因為它整合的記憶體控制器只能連接DDR，這也是AMD要昇級到Socket AM2的主要原因。Intel當初的Timna處理器曾整合了RAMBUS記憶體控制器，但隨著RAMBUS在市場上的慘敗而流產。

Intel可以在處理器上整合大容量快取：AMD處理器對快取容量不是非常敏感，而Intel處理器則可以憑借大容量的快取彌補未整合記憶體控制器帶來的損失。奧特裡尼在IDF上說：「唯一能戰勝整合記憶體控制器的武器是處理器快取。」

不整合記憶體控制器可以減小處理器面積：儘管Intel不斷改進自己的生產工藝和產能，但產量總是有限度的。因此，處理器面積越小，能生產的數量就越多，最終帶來更多收入。

奧特裡尼說：「沒人會根據是否整合記憶體控制器來決定要不要購買某一種處理器的。用戶之所以選項某種處理器，看重的只是平台的整體效能。」Intel當年整合RAMBUS記憶體控制器確實是個敗筆 配套的主機板 特別是高端的RAMBUS記憶體 超級昂貴!根本不是家庭選項的記憶體! intel 自知道失敗 不得不轉向 DDR記憶體....... 而amd 整合的是DDR記憶體控制器 現在的amd k8 零售市場火爆..

amd 的 am2 整合DDR2記憶體 我覺得完全沒錯 雖然現在DDR仍然佔據大部分江山 但DDR2時代基本來臨 而且價格已經很低了 可以確定DDR2取代DDR 只是時間問題...是必然的..當年的intel的RAMBUS記憶體 根本不是這個市場情況...看不到任何RAMBUS的發展趨勢!

整合與不整合各有利弊，intel 不整合利以多工服務器市場
不過也不至於到誰整合誰就能領先市場的地步，因為CPU的核心功能不在這塊，其實這還是兩家對標準上司權的一個鬥爭問題，哈哈，INTEL和AMD現在天天打官司，在標準的制定上自然肯定是絕不讓步的

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AMD公佈最新產品藍圖，AM2處理器全線登場

最近，在新品發佈的名單上總能見到AMD產品的身影。在剛剛發佈Athlon FX－60後，AMD將要在近周內發佈Opteron x85系列。AMD最新的發展藍圖向我們展示了許多首次公佈的產品細節。

　　在AMD的最新發展藍圖上我們發現新款940針Socket AM2將會在2006年6月6日開幕的台北Computex展上發佈。Socket AM2與現用的Socket 940並不相容，但其可以最高支持DDR2－800記憶體。

　　Athlon 64，Athlon 64 X2，Athlon 64 FX 和Sempron處理器都將使用AM2 socket接頭。採用統一的接頭有助於解決以前使用Socket 754/939而令系統建造商頭疼的問題，同時也將說明 AMD提高製造工藝。

　　細心的讀者可能會發現在發展藍圖中顯示的Athlon 64 FX-62 TDP功率消耗(熱設計功率消耗)上升到125W。Athlon FX系列的發熱量與Intel的Prescott系列相似。

　　AMD還將公佈一系列特意為HTPC和其它低噪聲低能耗設備打造的桌上型CPU Sempron。這一系列CPU將在空閒狀態達到27dbA，工作狀態達到30dbA。而即將發佈的Windows MCE(微軟家庭娛樂中心)作業系統要求的CPU噪聲就是不超過30dbA

英特爾965系列晶片組

　　英特爾965系列晶片組包括：P965、G965、Q965和Q963，它們各自的特點如下：
P965：

　　P965核心名稱為「Broadwater」，支持的處理器非常廣泛，包括Presler、Cedar Mill和最讓人神往的Conroe核心處理器。前端總線方面支持1066/800/533MHz三種規格，支持雙通道DDR2 800/667/533預示其在超頻上一定會大有作為。提供PCI-E X16顯示卡插槽，據主機板廠商透露，屆時會推出板載雙顯示卡插槽的P965主機板，圖形效能有很大提升餘地。

G965:

　　G965在P965的基礎上整合了新一代圖形核心，是Intel首款支持Direct X 9.0、Sharder Model 3.0和OpenGL 1.5的IGP平台。同時具備硬體Pixel Sader 3.0和Vertex Shader 3.0處理能力，硬體T&L處理、精確浮點運算並支持HDR效果，最高可共享256MB系統記憶體。先進的規格可以媲美目前低端獨立顯示卡，並提供一項至今未披露的功能「Advanced Media Capabilities」（先進媒體效能）功能。

Q965:

　　Q965定位於企業級，它同樣是一款整合晶片組。Q965規格依然非常強大，它支持1066/800/533MHZ前端總線，支持雙通道DDR2 800/667/533記憶體。特點是在不使用獨立顯示卡情況下能夠支持雙屏顯示，意味具備DVI和VGA雙顯示接頭。INTEL並為其量身定做了ICH8DO南橋晶片，DO版本ICH8南橋具備Digital Office（數位辦公）功能。

Q963：

　　Q963是Broadwater家族中最低端的產品，整合圖形核心，晶片預計售價38美元，可見其主攻的是低端市場。在記憶體方面最高僅支持雙通道DDR2 667規格，在不超頻的情況能滿足1066MHZ前端總線處理器的帶寬需求。

[psac]

cpu的常相關識！

1.主頻 　　主頻也叫時鍾頻率，服務機構是MHz，用來表示CPU的運算速度。


CPU的主頻＝外頻×倍頻係數。很多人認為主頻就決定著CPU的執行速度，這不僅是個片面的，而且對於伺服器來講，這個認識也出現了偏差。



至今，沒有一條確定的公式能夠實現主頻和實際的運算速度兩者之間的數值關係，即使是兩大處理器廠家Intel和AMD，在這點上也存在著很大的爭議，我們從Intel的產品的發展趨勢，可以看出Intel很注重加強自身主頻的發展。



像其他的處理器廠家，有人曾經拿過一快1G的全美達來做比較，它的執行效率相當於2G的Intel處理器。 　




　 　　所以，CPU的主頻與CPU實際的運算能力是沒有直接關係的，主頻表示在CPU內數位脈衝信號震盪的速度。


在Intel的處理器產品中，我們也可以看到這樣的例子：1 GHz Itanium晶片能夠表現得差不多跟2.66 GHz Xeon/Opteron一樣快，或是1.5 GHz Itanium 2大約跟4 GHz Xeon/Opteron一樣快。CPU的運算速度還要看CPU的流水線的各方面的效能指標。 　



　當然，主頻和實際的運算速度是有關的，只能說主頻僅僅是CPU效能表現的一個方面，而不代表CPU的整體效能。

　　 　　2.外頻 　　外頻是CPU的基準頻率，服務機構也是MHz。CPU的外頻決定著整塊主機板的執行速度。



說白了，在桌上型中，我們所說的超頻，都是超CPU的外頻（當然一般情況下，CPU的倍頻都是被鎖住的）相信這點是很好理解的。但對於伺服器CPU來講，超頻是絕對不允許的。



前面說到CPU決定著主機板的執行速度，兩者是同步執行的，如果把伺服器CPU超頻了，改變了外頻，會產生異步執行，（桌上型很多主機板都支持異步執行）這樣會造成整個伺服器系統的不穩定。 　　



　　目前的絕大部分電腦系統中外頻也是記憶體與主機板之間的同步執行的速度，在這種方式下，可以理解為CPU的外頻直接與記憶體相連通，實現兩者間的同步執行狀態。



外頻與前端總線(FSB)頻率很容易被混為一談，下面的前端總線介紹我們談談兩者的區別。 　　


　　3.前端總線(FSB)頻率 　　前端總線(FSB)頻率(即總線頻率)是直接影響CPU與記憶體直接資料交換速度。



有一條公式可以計算，即資料帶寬＝(總線頻率×資料帶寬)/8，資料傳輸最大帶寬取決於所有同時傳輸的資料的寬度和傳輸頻率。比方，現在的支持64位的至強Nocona，前端總線是800MHz，按照公式，它的資料傳輸最大帶寬是6.4GB/秒。




　　 　　外頻與前端總線(FSB)頻率的區別：前端總線的速度指的是資料傳輸的速度，外頻是CPU與主機板之間同步執行的速度。





也就是說，100MHz外頻特指數位脈衝信號在每秒鍾震盪一千萬次；而100MHz前端總線指的是每秒鍾CPU可接受的資料傳輸量是100MHz×64bit÷8Byte/bit=800MB/s。 　

　 　　其實現在「HyperTransport」構架的出現，讓這種實際意義上的前端總線(FSB)頻率發生了變化。之前我們知道IA-32架構必須有三大重要的構件：

記憶體控制器Hub (MCH) ,I/O控制器Hub和PCI Hub，像Intel很典型的晶片組 Intel 7501、Intel7505晶片組，為雙至強處理器量身定做的，它們所包含的MCH為CPU提供了頻率為533MHz的前端總線，配合DDR記憶體，前端總線帶寬可達到4.3GB/秒。





但隨著處理器效能不斷提高同時給系統架構帶來了很多問題。而「HyperTransport」構架不但解決了問題，而且更有效地提高了總線帶寬，比方AMD Opteron處理器，靈活的HyperTransport I/O總線體系結構讓它整合了記憶體控制器，使處理器不通過系統總線傳給晶片組而直接和記憶體交換資料。





這樣的話，前端總線(FSB)頻率在AMD Opteron處理器就不知道從何鈣鵒恕? 　



　 　　4、CPU的位和字長 　　位：在數位電路和電腦技術中採用二進制，程式碼只有「0」和「1」，其中無論是 「0」或是「1」在CPU中都是 一「位」。



　　字長：電腦技術中對CPU在服務機構時間內(同一時間)能一次處理的二進制數的位數叫字長。所以能處理字長為8位資料的CPU通常就叫8位的CPU。





同理32位的CPU就能在服務機構時間內處理字長為32位的二進制資料。


字元和字長的區別：由於常用的英文字串用8位二進制就可以表示，所以通常就將8位稱為一個字元。字長的長度是不固定的，對於不同的CPU、字長的長度也不一樣。





8位的CPU一次只能處理一個字元，而32位的CPU一次就能處理4個字元，同理字長為64位的CPU一次可以處理8個字元。 　



　 　　5.倍頻係數 　　倍頻係數是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關係。在相同的外頻下，倍頻越高CPU的頻率也越高。但實際上，在相同外頻的前提下，高倍頻的CPU本身意義並不大。這是因為CPU與系統之間資料傳輸速度是有限的，一味追求高倍頻而得到高主頻的CPU就會出現明顯的「瓶頸」效應—CPU從系統中得到資料的極限速度不能夠滿足CPU運算的速度。一般除了工程樣版的Intel的CPU都是鎖了倍頻的，而AMD之前都沒有鎖。



　　 　　6.快取 　　快取大小也是CPU的重要指標之一，而且快取的結構和大小對CPU速度的影響非常大，CPU內快取的執行頻率極高，一般是和處理器同頻運作，工作效率遠遠大於系統記憶體和硬碟。實際工作時，CPU往往需要重複讀取同樣的資料塊，而快取容量的增大，可以大幅度提升CPU內部讀取資料的命中率，而不用再到記憶體或者硬碟上尋找，以此提高系統效能。但是由於CPU晶片面積和成本的因素來考慮，快取都很小。 　




　 　　L1　快取(一級快取)是CPU第一層高速快取，分為資料快取和指令快取。





內裝的L1高速快取的容量和結構對CPU的效能影響較大，不過高速緩衝儲存於器均由靜態RAM組成，結構較複雜，在CPU管芯面積不能太大的情況下，L1級高速快取的容量不可能做得太大。



一般伺服器CPU的L1快取的容量通常在32—256KB。


　　L2　快取(二級快取)是CPU的第二層高速快取，分內部和外部兩種晶片。內部的晶片二級快取執行速度與主頻相同，而外部的二級快取則只有主頻的一半。




L2高速快取容量也會影響CPU的效能，原則是越大越好，現在家庭用CPU容量最大的是512KB，而伺服器和工作站上用CPU的L2高速快取更高達256-1MB，有的高達2MB或者3MB。

　　 　　L3　快取(三級快取)，分為兩種，早期的是外置，現在的都是內裝的。而它的實際作用即是，L3快取的套用可以進一步降低記憶體延遲，同時提升大資料量計算時處理器的效能。降低記憶體延遲和提升大資料量計算能力對遊戲都很有說明 。而在伺服器領域增加L3快取在效能方面仍然有顯著的提升。





比方具有較大L3快取的組態利用實體記憶體會更有效，故它比較慢的磁牒I/O子系統可以處理更多的資料請求。


具有較大L3快取的處理器提供更有效的文件系統快取行為及較短消息和處理器貯列長度。

　　 　　其實最早的L3快取被套用在AMD發怖的K6-III處理器上，當時的L3快取受限於製造工藝，並沒有被整合進晶片內部，而是整合在主機板上。


在只能夠和系統總線頻率同步的L3快取同主記憶體其實差不了多少。後來使用L3快取的是英特爾為伺服器市場所推出的Itanium處理器。接著就是P4EE和至強MP。





Intel還打算推出一款9MB L3快取的Itanium2處理器，和以後24MB L3快取的雙核心Itanium2處理器。

　　 　　但基本上L3快取對處理器的效能提高顯得不是很重要，比方配備1MB L3快取的Xeon MP處理器卻仍然不是Opteron的對手，由此可見前端總線的增加，要比快取增加帶來更有效的效能提升。 　　


　　7.CPU增強指令集 　　CPU依靠指令來計算和控制系統，每款CPU在設計時就規定了一系列與其硬體電路相配合的指令系統。指令的強弱也是CPU的重要指標，指令集是提高微處理器效率的最有效工具之一。





從現階段的主流體系結構講，指令集可分為複雜指令集和精簡指令集兩部分，而從具體運用看，如Intel的MMX（Multi Media Extended）、SSE、 SSE2（Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 2）、SEE3和AMD的3DNow!等都是CPU的增強指令集，分別增強了CPU的多媒體、圖形圖像和Internet等的處理能力。


我們通常會把CPU的增強指令集稱為"CPU的指令集"。




SSE3指令集也是目前規模最小的指令集，此前MMX包含有57條指令，SSE包含有50條指令，SSE2包含有144條指令，SSE3包含有13條指令。目前SSE3也是最先進的指令集，英特爾Prescott處理器已經支持SSE3指令集，AMD會在未來雙核心處理器當中加入對SSE3指令集的支持，全美達的處理器也將支持這一指令集。 　


　 　　8.CPU內核和I/O工作電壓 　　從586CPU開始，CPU的工作電壓分為內核電壓和I/O電壓兩種，通常CPU的核心電壓小於等於I/O電壓。



其中內核電壓的大小是根據CPU的生產工藝而定，一般製作工藝越小，內核工作電壓越低；I/O電壓一般都在1.6~5V。低電壓能解決耗電過大和發熱過高的問題。



　　 　　9.製造工藝 　　製造工藝的微米是指IC內電路與電路之間的距離。製造工藝的趨勢是向密集度愈高的方向發展。



密度愈高的IC電路設計，意味著在同樣大小面積的IC中，可以擁有密度更高、功能更複雜的電路設計。




現在主要的180nm、130nm、90nm。最近官方已經表示有65nm的製造工藝了。


10.指令集 　　 　　（1）CISC指令集 　　CISC指令集，也稱為複雜指令集，英文名是CISC，（Complex Instruction Set Computer的縮寫）。




在CISC微處理器中，程序的各條指令是按順序串行執行的，每條指令中的各個操作也是按順序串行執行的。




順序執行的優點是控制簡單，但電腦各部分的利用率不高，執行速度慢。其實它是英特爾生產的x86系列（也就是IA-32架構）CPU及其相容CPU，如AMD、VIA的。即使是現在新起的X86-64（也被成AMD64）都是屬於CISC的範疇。






　　 　　要知道什麼是指令集還要從當今的X86架構的CPU說起。X86指令集是Intel為其第一塊16位CPU(i8086)專門開發的，IBM1981年推出的世界第一台PC機中的CPU—i8088(i8086簡化版)使用的也是X86指令，同時電腦中為提高浮點資料處理能力而增加了X87晶片，以後就將X86指令集和X87指令集統稱為X86指令集。




　　雖然隨著CPU技術的不斷發展，Intel陸續研製出更新型的i80386、i80486直到過去的PII至強、PIII至強、Pentium 3，最後到今天的Pentium 4系列、至強（不包括至強Nocona），但為了保證電腦能繼續執行以往開發的各類應用程式以保護和繼承豐富的軟體資源，所以Intel公司所生產的所有CPU仍然繼續使用X86指令集，所以它的CPU仍屬於X86系列。


由於Intel X86系列及其相容CPU（如AMD Athlon MP、）都使用X86指令集，所以就形成了今天龐大的X86系列及相容CPU陣容。x86CPU目前主要有intel的伺服器CPU和AMD的伺服器CPU兩類。 　　



　　（2）RISC指令集 　　RISC是英文「Reduced Instruction Set Computing 」 的縮寫，中文意思是「精簡指令集」。




它是在CISC指令系統基礎上發展起來的，有人對CISC機進行測試表明，各種指令的使用頻度相當懸殊，最常使用的是一些比較簡單的指令，它們僅佔指令總數的20％，但在程序中出現的頻度卻佔80％。




複雜的指令系統必然增加微處理器的複雜性，使處理器的研製時間長，成本高。並且複雜指令需要複雜的操作，必然會降低電腦的速度。



關於上述原因，20世紀80年代RISC型CPU誕生了，相對於CISC型CPU ,RISC型CPU不僅精簡了指令系統，還採用了一種叫做「超純量和超流水線結構」，大大增加了並行處理能力。



RISC指令集是高效能CPU的發展方向。


它與傳統的CISC(複雜指令集)相對。



相比而言，RISC的指令格式統一，種類比較少，尋址方式也比複雜指令集少。當然處理速度就提高很多了。




目前在中高階伺服器中普遍採用這一指令系統的CPU，特別是高階伺服器全都採用RISC指令系統的CPU。




RISC指令系統更加適合高階伺服器的作業系統UNIX，現在Linux也屬於類似UNIX的作業系統。RISC型CPU與Intel和AMD的CPU在軟體和硬體上都不相容。




　　 　　目前，在中高階伺服器中採用RISC指令的CPU主要有以下幾類：

PowerPC處理器、SPARC處理器、PA-RISC處理器、MIPS處理器、Alpha處理器。 　




　 　　（3）IA-64 　　 　　EPIC（Explicitly Parallel Instruction Computers，精確並行指令電腦）是否是RISC和CISC體系的繼承者的爭論已經有很多，單以EPIC體系來說，它更像Intel的處理器邁向RISC體系的重要步驟。



從理論上說，EPIC體系設計的CPU，在相同的主機組態下，處理Windows的應用軟體比關於Unix下的應用軟體要好得多。




　　 　　Intel採用EPIC技術的伺服器CPU是安騰Itanium（開發代號即Merced）。它是64位處理器，也是IA－64系列中的第一款。微軟也已開發了代號為Win64的作業系統，在軟體上加以支持。




在Intel採用了X86指令集之後，它又轉而尋求更先進的64-bit微處理器，Intel這樣做的原因是，它們想擺脫容量巨大的x86架構,從而引入精力充沛而又功能強大的指令集，於是採用EPIC指令集的IA-64架構便誕生了。





IA-64 在很多方面來說，都比x86有了長足的進步。突破了傳統IA32架構的許多限制，在資料的處理能力，系統的穩定性、安全性、可用性、可觀理性等方面獲得了突破性的提高。


　　 　　IA-64微處理器最大的缺陷是它們缺乏與x86的相容，而Intel為了IA-64處理器能夠更好地執行兩個朝代的軟體，它在IA-64處理器上（Itanium、Itanium2 ……)引入了x86-to-IA-64的解碼器，這樣就能夠把x86指令翻譯為IA-64指令。這個解碼器並不是最有效率的解碼器，也不是執行x86程式碼的最好途徑（最好的途徑是直接在x86處理器上執行x86程式碼），因此Itanium 和Itanium2在執行x86應用程式時候的效能非常糟糕。






這也成為X86-64產生的根本原因。 　　

　　（4）X86-64 （AMD64 / EM64T） 　　 　　AMD公司設計，可以在同一時間內處理64位的整數運算，並相容於X86-32架構。其中支持64位邏輯定址，同時提供轉換為32位定址選項；但資料操作指令預設值為32位和8位，提供轉換成64位和16位的選項；支持一般用途暫存器，如果是32位運算操作，就要將結果增強成完整的64位。






這樣，指令中有「直接執行」和「轉換執行」的區別，其指令字段是8位或32位，可以避免字段過長。





　　 　　x86-64（也叫AMD64）的產生也並非空穴來風，x86處理器的32bit尋址空間限制在4GB記憶體，而IA-64的處理器又不能相容x86。



AMD充分考慮顧客的需求，加強x86指令集的功能，使這套指令集可同時支持64位的運算模式，因此AMD把它們的結構稱之為x86-64。




在技術上AMD在x86-64架構中為了進行64位運算，AMD為其引入了新增了R8-R15通用暫存器作為原有X86處理器暫存器的擴充，但在而在32位環境下並不完全使用到這些暫存器。



原來的暫存器諸如EAX、EBX也由32位擴張至64位。在SSE單元中新加入了8個新暫存器以提供對SSE2的支持。




暫存器數量的增加將帶來效能的提升。與此同時，為了同時支持32和64位程式碼及暫存器，x86-64架構允許處理器工作在以下兩種模式：
Long Mode(長模式)和Legacy Mode(遺傳模式)，Long模式又分為兩種子模式(64bit模式和Compatibility mode相容模式)。



該標準已經被引進在AMD伺服器處理器中的Opteron處理器。






　　 　　而今年也推出了支持64位的EM64T技術，再還沒被正式命為EM64T之前是IA32E，這是英特爾64位增強技術的名字,用來區別X86指令集。




Intel的EM64T支持64位sub-mode，和AMD的X86-64技術類似，採用64位的線性平面尋址，加入8個新的通用暫存器（GPRs），還增加8個暫存器支持SSE指令。與AMD相類似，Intel的64位技術將相容IA32和IA32E，只有在執行64位作業系統下的時候，才將會採用IA32E。




IA32E將由2個sub-mode組成：64位sub-mode和32位sub-mode，同AMD64一樣是向下相容的。




Intel的EM64T將完全相容AMD的X86-64技術。現在Nocona處理器已經加入了一些64位技術，Intel的Pentium 4E處理器也支持64位技術。



　　 　　應該說，這兩者都是相容x86指令集的64位微處理器架構，但EM64T與AMD64還是有一些不一樣的地方，AMD64處理器中的NX位在Intel的處理器中將沒有提供。 　　



　　11.超流水線與超純量 　　在解釋超流水線與超純量前，先瞭解流水線(pipeline)。流水線是Intel首次在486晶片中開始使用的。流水線的工作方式就像工業生產上的裝配流水線。



在CPU中由5—6個不同功能的電路單元組成一條指令處理流水線，然後將一條X86指令分成5—6步後再由這些電路單元分別執行，這樣就能實現在一個CPU時鍾週期完成一條指令，因此提高CPU的運算速度。傳統奔騰每條整數流水線都分為四級流水，即指令預取、譯碼、執行、寫回結果，浮點流水又分為八級流水。 　




　 　　超純量是通過內裝多條流水線來同時執行多個處理器，其實質是以空間換取時間。


而超流水線是通過細化流水、提高主頻，使得在一個機器週期內完成一個甚至多個操作，其實質是以時間換取空間。例如Pentium 4的流水線就長達20級。



將流水線設計的步(級)越長，其完成一條指令的速度越快，因此才能適應工作主頻更高的CPU。




但是流水線過長也帶來了一定副作用，很可能會出現主頻較高的CPU實際運算速度較低的現象，Intel的奔騰4就出現了這種情況，雖然它的主頻可以高達1.4G以上，但其運算效能卻遠遠比不上AMD 1.2G的速龍甚至奔騰III。 　





　 　　12.封裝形式 　　CPU封裝是採用特定的材料將CPU晶片或CPU模組固定在其中以防損壞的保護措施，一般必須在封裝後CPU才能交付用戶使用。



CPU的封裝方式取決於CPU安裝形式和器件整合設計，從大的分類來看通常採用Socket插座進行安裝的CPU使用PGA(柵格陣列)方式封裝，而採用Slot x槽安裝的CPU則全部採用SEC(單邊接插盒)的形式封裝。




現在還有PLGA(Plastic Land Grid Array)、OLGA(Organic Land Grid Array)等封裝技術。由於市場競爭日益激烈，目前CPU封裝技術的發展方向以節約成本為主。


　　 　　 　　13、多執行緒 　　 　　同時多執行緒Simultaneous multithreading，簡稱SMT。



SMT可通過複製處理器上的結構狀態，讓同一個處理器上的多個執行緒同步執行並共享處理器的執行資源，可最大限度地實現寬發射、亂序的超純量處理，提高處理器運算設備的利用率，緩和由於資料相關或快取未命中帶來的訪問記憶體延時。




當沒有多個執行緒可用時，SMT處理器幾乎和傳統的寬發射超純量處理器一樣。



SMT最具吸引力的是只需小規模改變處理器核心的設計，幾乎不用增加額外的成本就可以顯著地提升效能。



多執行緒技術則可以為高速的運算核心準備更多的待處理資料，減少運算核心的閒置時間。


這對於桌面低端系統來說無疑十分具有吸引力。Intel從3.06GHz Pentium 4開始，所有處理器都將支持SMT技術。 　　





　　14、多核心 　　 　　多核心，也指單晶片多處理器（Chip multiprocessors，簡稱CMP）。


CMP是由美國斯坦福大學提出的，其思想是將大規模並行處理器中的SMP（對稱多處理器）整合到同一晶片內，各個處理器並行執行不同的工作。




與CMP比較， SMT處理器結構的靈活性比較突出。但是，當半導體工藝進入0.18微米以後，線延時已經超過了門延遲，要求微處理器的設計通過劃分許多規模更小、局部性更好的基本單元結構來進行。




相比之下，由於CMP結構已經被劃分成多個處理器核來設計，每個核都比較簡單，有利於最佳化設計，因此更有發展前途。目前，IBM 的Power 4晶片和Sun的 MAJC5200晶片都採用了CMP結構。



多核處理器可以在處理器內部共享快取，提高快取利用率，同時簡化多處理器系統設計的複雜度。 　　



　　2005年下半年，Intel和AMD的新型處理器也將融入CMP結構。新安騰處理器開發程式碼為Montecito，採用雙核心設計，擁有最少18MB片內快取，採取90nm工藝製造，它的設計絕對稱得上是對當今晶片業的挑戰。它的每個單獨的核心都擁有獨立的L1，L2和L3 cache，包含大約10億支晶體管。



　　 　　15、SMP 　　 　　SMP（Symmetric Multi-Processing），對稱多處理結構的簡稱，是指在一個電腦上彙集了一組處理器(多CPU),各CPU之間共享記憶體子系統以及總線結構。



在這種技術的支持下，一個伺服器系統可以同時執行多個處理器，並共享記憶體和其他的主機資源。


像雙至強，也就是我們所說的二路，這是在對稱處理器系統中最一般的一種（至強MP可以支持到四路，AMD Opteron可以支持1-8路）。



也有少數是16路的。但是一般來講，SMP結構的機器可增強性較差，很難做到100個以上多處理器，一般的一般是8個到16個，不過這對於多數的用戶來說已經夠用了。




在高效能伺服器和工作站級主機板架構中最為一般，像UNIX伺服器可支持最多256個CPU的系統。



　　 　　構建一套SMP系統的必要條件是：支持SMP的硬體包括主機板和CPU；支持SMP的系統平台，再就是支持SMP的應用軟體。 　　 　　為了能夠使得SMP系統發揮高效的效能，作業系統必須支持SMP系統，如WINNT、LINUX、以及UNIX等等32位作業系統。即能夠進行多工作和多執行緒處理。



多工作是指作業系統能夠在同一時間讓不同的CPU完成不同的工作；多執行緒是指作業系統能夠使得不同的CPU並行的完成同一個工作。


　　 　　要組建SMP系統，對所選的CPU有很高的要求，首先、CPU內部必須內裝APIC（Advanced Programmable Interrupt Controllers）單元。Intel 多處理規範的核心就是進階可編程中斷控制器（Advanced Programmable Interrupt Controllers--APICs）的使用；再次，相同的產品型號，同樣檔案類型的CPU核心，完全相同的執行頻率；最後，盡可能保持相同的產品序列編號，因為兩個生產批次的CPU作為雙處理器執行的時候，有可能會發生一顆CPU負擔過高，而另一顆負擔很少的情況，無法發揮最大效能，更糟糕的是可能導致當機。 　　




　　16、NUMA技術 　　 　　NUMA即非一致訪問分佈共享儲存於技術，它是由若干通過高速專用網路連接起來的獨立節點構成的系統，各個節點可以是單個的CPU或是SMP系統。



在NUMA中，快取 的一致性有多種解決方案，需要作業系統和特殊軟體的支持。圖2中是Sequent公司NUMA系統的例子。


這裡有3個SMP模組用高速專用網路聯起來，組成一個節點，每個節點可以有12個CPU。


像Sequent的系統最多可以達到64個CPU甚至256個CPU。



顯然，這是在SMP的基礎上，再用NUMA的技術加以增強，是這兩種技術的結合。

　　 　　17、亂序執行技術 　　 　　亂序執行（out-of-orderexecution），是指CPU允許將多條指令不按程序規定的順序分開傳送給各相應電路單元處理的技術。這樣將根據個電路單元的狀態和各指令能否提前執行的具體情況分析後，將能提前執行的指令立即傳送給相應電路單元執行，在這期間不按規定順序執行指令，然後由重新排列單元將各執行單元結果按指令順序重新排列。



採用亂序執行技術的目的是為了使CPU內部電路滿負荷運轉並相應提高了CPU的執行程序的速度。


分枝技術：（branch）指令進行運算時需要等待結果，一般無條件分枝只需要按指令順序執行，而條件分枝必鬚根據處理後的結果，再決定是否按原先順序進行。



　　 　　18、CPU內部的記憶體控制器 　　 　　許多應用程式擁有更為複雜的讀取模式（幾乎是隨機地，特別是當cache hit不可預測的時候），並且沒有有效地利用帶寬。



典型的這類應用程式就是業務處理軟體，即使擁有如亂序執行（out of order execution）這樣的CPU特性，也會受記憶體延遲的限制。




這樣CPU必須得等到運算所需資料被除數安裝載入完成才能執行指令（無論這些資料來自CPU cache還是主記憶體系統）。



當前低段系統的記憶體延遲大約是120－150ns，而CPU速度則達到了3GHz以上，一次單獨的記憶體請求可能會浪費200－300次CPU循環。即使在快取命中率（cache hit rate）達到99％的情況下，CPU也可能會花50％的時間來等待記憶體請求的結束－ 比如因為記憶體延遲的緣故。



　　 　　你可以看到Opteron整合的記憶體控制器，它的延遲，與晶片組支持雙通道DDR記憶體控制器的延遲相比來說，是要低很多的。


英特爾也按照計劃的那樣在處理器內部整合記憶體控制器，這樣導致北橋晶片將變得不那麼重要。但改變了處理器訪問主存的方式，有助於提高帶寬、降低記憶體延時和提升處理器效能！！

[psac]

CPU圖鑒——值得收藏哈